JP4270085B2

JP4270085B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP4270085B2
Application number: JP2004267327A
Authority: JP
Inventors: 剛 ▲徳▼田; 重男大久保; 光宏野村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2024-09-14
Also published as: JP2006083727A; EP1789668B1; US20060054137A1; DE602005025371D1; EP1789668A1; US7128053B2; CN101018940A; CN100507248C; WO2006030844A1

Description

本発明は、筒内に向けて燃料を噴射する第１の燃料噴射手段（筒内噴射用インジェクタ）と吸気通路または吸気ポート内に向けて燃料を噴射する第２の燃料噴射手段（吸気通路噴射用インジェクタ）とを備えた内燃機関の制御装置に関し、特に、第１の燃料噴射手段から噴射された燃料により内燃機関を始動する技術に関する。

機関燃焼室内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）と、機関吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）とを具備し、機関負荷が予め定められた設定負荷よりも低いときには第２燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）からの燃料噴射を停止するとともに機関負荷が設定負荷よりも高いときには第２燃料噴射弁（吸気通路噴射用インジェクタ）から燃料を噴射するようにした内燃機関が公知である。この内燃機関では両燃料噴射弁から噴射される燃料の合計である全噴射量が機関負荷の関数として予め定められており、この全噴射量は機関負荷が高くなるほど増大せしめられる。

第１の燃料噴射弁（筒内噴射用インジェクタ）は、直接に内燃機関の燃焼室に開口するように装着され、燃料ポンプで加圧した燃料を直接に筒内に噴射する。この内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタは、圧縮行程の後期に燃料を噴射して気筒内の混合気の混合状態を精密に制御することにより、燃費の向上等を図るようにしている。

このような筒内噴射用インジェクタは、気筒内に燃料を直接噴射するようにしている関係から、特に内燃機関の冷間始動時において以下のような不都合が生じることがある。内燃機関の始動時においては、筒内噴射用インジェクタへ燃料を供給する高圧燃料系の燃料圧力が高圧ポンプによる昇圧が不充分で規定の設定圧力に達しない場合が多い。これは、内燃機関の駆動力により高圧ポンプが駆動されるためである。このような点を考慮しないで、内燃機関の始動時に、吸気通路噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとで分担して燃料を供給すると、筒内噴射用インジェクタからは、クランキング直後の高圧燃料系の圧力が極めて低い状態で、霧化（微粒化）が劣悪な燃料が噴射されてしまう。

内燃機関の始動時の燃料の霧化の不足は、ある一定の燃料の供給量を考えた場合に空気とのミキシングが効率良く行なわれなくなることを意味し、点火プラグ近傍の可燃混合気濃度が低下して点火不良すなわち始動不良に至る場合がある。これを補うため、燃料供給量を増大させると、潤滑オイルの燃料による希釈、局所的過濃混合気及び液滴の燃焼による黒煙（粒状物質）の発生等を招き、排気ガスエミッションが悪化（特に、ＨＣおよびＣＯが増加）するおそれがある。

特開２００１−３３６４３９号公報（特許文献１）は、エンジン始動時、気筒内への燃料噴射の微粒化状態を考慮して気筒内への燃料噴射量と吸気管内への燃料噴射量との分担率を適切に設定し、エンジン始動性の向上及び排気ガスエミッションの向上を図ることのできる筒内燃料噴射エンジンの燃料噴射制御装置を開示する。この公報に開示された筒内燃料噴射エンジンの燃料噴射制御装置は、気筒内に燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタと、吸気管内に燃料を噴射するための筒外噴射用インジェクタとを備え、エンジン始動時に、両インジェクタを併用して燃料を供給する筒内燃料噴射エンジンの燃料噴射制御装置であって、エンジン始動時に要求される全要求燃料噴射量に対し、筒内噴射用インジェクタによる燃料噴射量と筒外噴射用インジェクタによる燃料噴射量とで分担する分担率を、筒内噴射用インジェクタへ燃料を供給する高圧燃料系の燃料圧力を主パラメータとして可変設定する燃料分担率設定手段を備える。さらに好ましくは、この燃料分担率設定手段は、高圧燃料系の燃料圧力に加えて気筒内への燃料噴射における温度状態をパラメータとして用い、高圧燃料系の燃料圧力が低くかつ温度状態が低温側であるほど、筒外噴射用インジェクタによる燃料噴射量の分担率を大きくする。

この筒内燃料噴射エンジンの燃料噴射制御装置によると、高圧燃料系の燃料圧力が低くかつ温度状態が低温側であるほど、筒外噴射用インジェクタによる燃料噴射量の分担率を大きくすることにより、低温始動時の筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量を抑制して高圧燃料系の燃料圧力を迅速に上昇させ、筒内噴射用インジェクタからの噴射燃料の微粒化を短時間で実現することができる。
特開２００１−３３６４３９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたように、エンジンの冷間始動時において、筒内噴射用インジェクタの燃料分担比率を下げて吸気通路噴射用インジェクタから積極的に燃料を噴射することが通常行なわれる。このようにすると、極低温時においては、吸気通路噴射用インジェクタから噴射された燃料は、低温の吸気管の壁面や吸気ポートに付着して燃焼室内の混合気の空燃比がリッチにならない。このため、吸気側の付着が飽和するまでは、燃焼室内の混合気の空燃比がリッチにならない状態が継続するので、始動時間が長くなるという問題がある。その一方、単に筒内噴射用インジェクタからも燃料を噴射するようにしただけでは、特許文献１に開示された従来の問題点を解決できない。

特許文献１に開示された筒内燃料噴射エンジンの燃料噴射制御装置のように、高圧燃料系の燃料圧力が低くかつ温度状態が低温側であるほど、筒外噴射用インジェクタによる燃料噴射量の分担率を大きくするという条件だけでは、吸気通路噴射用インジェクタからより多くの燃料が噴射される条件を規定しているに過ぎない。すなわち、筒内噴射用インジェクタからの燃料噴射量を増加させる条件が考慮されていないので、やはり燃焼室内の混合気をリッチな状態にすることができず、始動時間が長くなる。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、筒内に燃料を噴射する第１の燃料噴射手段と吸気通路に燃料を噴射する第２の燃料噴射手段とで噴射燃料を分担する内燃機関において、冷間時であっても速やかに内燃機関を始動することができる、内燃機関の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る内燃機関の制御装置は、筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備えた内燃機関を制御する。この制御装置は、内燃機関に要求される条件に基づいて、第１の燃料噴射手段と第２の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、内燃機関の始動時に、内燃機関の回転軸を電動機で回転させることにより内燃機関を始動させる始動処理を実行するための始動手段とを含む。制御手段は、第２の燃料噴射手段を用いて始動手段による始動処理を開始してから予め定められた時間が経過しても内燃機関の始動が検知されない場合は、第１の燃料噴射手段により燃料を噴射するように制御するための手段を含む。

第１の発明によると、始動処理を開始してから予め定められた時間が経過しても内燃機関の始動が検知されない場合（完爆しない）がある。このとき、第２の燃料噴射手段から噴射された燃料は、吸気系（吸気管内壁、吸気ポート）に付着して、燃焼室内に導入されないことが考えられる。このため、燃焼室内の混合気の空燃比がリッチにならないので、着火性が良好でなく点火し難いので始動性が悪く、始動開始から予め定められた時間が経過しても始動しない。このような場合には、第１の燃料噴射手段を用いて燃焼室内に直接燃料を噴射して、空燃比がリッチな混合気を燃焼室内に生成する。これにより着火性が向上して始動性が向上する。なお、内燃機関の始動処理においては、内燃機関の回転軸を電動機で回転（クランキング）することにより、内燃機関の駆動軸に連動した高圧ポンプ（プランジャポンプ）が作動する。このため、第１の燃料噴射手段から噴射される燃料の圧力が上昇する。すなわち、クランキングが開始されると高圧ポンプが作動して燃圧が上昇しているので、第１の燃料噴射手段から燃焼室に噴射された燃料の霧化は良好であると考えられる。そのため、霧化不足に起因する、冷間始動時の第１の燃料噴射手段により燃料を噴射することの問題点を解決できる。その結果、筒内に燃料を噴射する第１の燃料噴射手段と吸気通路に燃料を噴射する第２の燃料噴射手段とで噴射燃料を分担する内燃機関において、冷間時であっても速やかに内燃機関を始動することができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る制御装置は、第１の発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段に供給される燃料の圧力を検知するための検知手段をさらに含む。制御手段は、燃料の圧力が予め定められた圧力以下であると、始動処理時における第１の燃料噴射手段による燃料噴射を行なわないように制御するための手段を含む。

第２の発明によると、第１の燃料噴射手段に供給される燃料の圧力が予め定められた圧力以下であると、十分な霧化を実現できる可能性が低いので、霧化不足に起因する、冷間始動時の第１の燃料噴射手段により燃料を噴射することの問題点を解決できない。このため、このような場合には、第１の燃料噴射手段による燃料噴射を行なわないようにする。

第３の発明に係る制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、予め定められた時間は、内燃機関の温度に基づいて設定されるものである。

第３の発明によると、クランキングして完爆するか否かについては、内燃機関の温度が影響する。すなわち、内燃機関の温度が高いと第２の燃料噴射手段から噴射された燃料は吸気管の内壁や吸気ポートに付着しないで、燃焼室内に導入され所望の（リッチな）混合気を形成でき、着火性は良好である。一方、内燃機関の温度が低いとリッチな混合気を形成できないで着火性が良好ではない。このため、内燃機関の温度に基づいて時間を設定して、第２の燃料噴射手段だけによる始動処置から第１の燃料噴射手段を加えた始動処理に移行する。

第４の発明に係る制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、始動処理時における第１の燃料噴射手段の燃料分担率は、内燃機関の温度に基づいて決定されるものである。

第４の発明によると、内燃機関の温度が高いと第２の燃料噴射手段から噴射された燃料は吸気管の内壁や吸気ポートに付着しないで、燃焼室内に導入され所望の（リッチな）混合気を形成でき、着火性は良好である。一方、内燃機関の温度が低いとリッチな混合気を形成できないで着火性が良好ではない。このため、内燃機関の温度に基づいて、第２の燃料噴射手段だけによる始動処置から第１の燃料噴射手段を加えた始動処理に移行した場合の、第１の燃料噴射手段の燃料分担率を決定する。基本的には、内燃機関の温度が低いほど、燃焼室内の混合気の空燃比をリッチにするために、第１の燃料噴射手段による分担率が高くなるように決定される。ただし、黒煙等の問題が発生する範囲まで分担率が高く決定されることはない。

第５の発明に係る制御装置においては、第１〜３の発明の構成に加えて、始動処理時における第１の燃料噴射手段の燃料分担率は、予め定められた時間に基づいて決定されるものである。

第５の発明によると、第２の燃料噴射手段だけによる始動処置から第１の燃料噴射手段を加えた始動処理への移行を判断する予め定められた時間が長いということは着火性が良好でないことを示す。一方、予め定められた時間が短いということは着火性が良好であることを示す。このため、予め定められた時間に基づいて、第２の燃料噴射手段だけによる始動処置から第１の燃料噴射手段を加えた始動処理に移行した場合の、第１の燃料噴射手段の燃料分担率を決定する。基本的には、予め定められた時間が長いほど、燃焼室内の混合気の空燃比をリッチにするために、第１の燃料噴射手段による分担率が高くなるように決定される。ただし、黒煙等の問題が発生する範囲まで分担率が高く決定されることはない。

第６の発明に係る制御装置においては、第１〜５の発明の構成に加えて、第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、第２の燃料噴射手段は、吸気通路用インジェクタである。

第６の発明によると、第１の燃料噴射手段である筒内噴射用インジェクタと第２の燃料噴射手段である吸気通路噴射用インジェクタとを別個に設けて噴射燃料を分担する内燃機関において、冷間時であっても速やかに内燃機関を始動することができる、内燃機関の制御装置を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）で制御されるエンジンシステムの概略構成図を示す。なお、図１には、エンジンとして直列４気筒ガソリンエンジンを示すが、本発明はこのようなエンジンに限定されるものではない。

図１に示すように、エンジン１０は、４つの気筒１１２を備え、各気筒１１２はそれぞれ対応するインテークマニホールド２０を介して共通のサージタンク３０に接続されている。サージタンク３０は、吸気ダクト４０を介してエアクリーナ５０に接続され、吸気ダクト４０内にはエアフローメータ４２が配置されるとともに、電動モータ６０によって駆動されるスロットルバルブ７０が配置されている。このスロットルバルブ７０は、アクセルペダル１００とは独立してエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてその開度が制御される。一方、各気筒１１２は共通のエキゾーストマニホールド８０に連結され、このエキゾーストマニホールド８０は三元触媒コンバータ９０に連結されている。

各気筒１１２に対しては、筒内に向けて燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタ１１０と、吸気ポートまたは／および吸気通路内に向けて燃料を噴射するための吸気通路噴射用インジェクタ１２０とがそれぞれ設けられている。これらインジェクタ１１０、１２０はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいてそれぞれ制御される。また、各気筒内噴射用インジェクタ１１０は共通の燃料分配管１３０に接続されており、この燃料分配管１３０は燃料分配管１３０に向けて流通可能な逆止弁１４０を介して、機関駆動式の高圧燃料ポンプ１５０に接続されている。なお、本実施の形態においては、２つのインジェクタが別個に設けられた内燃機関について説明するが、本発明はこのような内燃機関に限定されない。たとえば、筒内噴射機能と吸気通路噴射機能とを併せ持つような１個のインジェクタを有する内燃機関であってもよい。

図１に示すように、高圧燃料ポンプ１５０の吐出側は電磁スピル弁１５２を介して高圧燃料ポンプ１５０の吸入側に連結されており、この電磁スピル弁１５２の開度が小さいときほど、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０内に供給される燃料量が増大され、電磁スピル弁１５２が全開にされると、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０への燃料供給が停止されるように構成されている。なお、電磁スピル弁１５２はエンジンＥＣＵ３００の出力信号に基づいて制御される。

より詳しくは、カムシャフトに取り付けられたカムによりポンププランジャーが上下することにより燃料を加圧する高圧燃料ポンプ１５０における、ポンプ吸入側に設けられた電磁スピル弁１５２を、加圧行程中に閉じるタイミングを、燃料分配管１３０に設けられた燃料圧センサ４００を用いて、エンジンＥＣＵ３００でフィードバック制御することにより、燃料分配管１３０内の燃料圧力（燃圧）が制御される。すなわち、エンジンＥＣＵ３００により電磁スピル弁１５２を制御することにより、高圧燃料ポンプ１５０から燃料分配管１３０への供給される燃料量および燃料圧力が制御される。

一方、各吸気通路噴射用インジェクタ１２０は、共通する低圧側の燃料分配管１６０に接続されており、燃料分配管１６０および高圧燃料ポンプ１５０は共通の燃料圧レギュレータ１７０を介して、電動モータ駆動式の低圧燃料ポンプ１８０に接続されている。さらに、低圧燃料ポンプ１８０は燃料フィルタ１９０を介して燃料タンク２００に接続されている。燃料圧レギュレータ１７０は低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の燃料圧が予め定められた設定燃料圧よりも高くなると、低圧燃料ポンプ１８０から吐出された燃料の一部を燃料タンク２００に戻すように構成されており、したがって吸気通路噴射用インジェクタ１２０に供給されている燃料圧および高圧燃料ポンプ１５０に供給されている燃料圧が上記設定燃料圧よりも高くなるのを阻止している。

エンジンＥＣＵ３００は、デジタルコンピュータから構成され、双方向性バス３１０を介して相互に接続されたＲＯＭ(Read Only Memory)３２０、ＲＡＭ(Random Access Memory)３３０、ＣＰＵ(Central Processing Unit)３４０、入力ポート３５０および出力ポート３６０を備えている。

エアフローメータ４２は吸入空気量に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。また、エアフローメータ４２には温度測定機能をも有し、吸入空気の温度に比例した出力電圧を発生し、このエアフローメータ４２の出力電圧もＡ／Ｄ変換器３７０を介して入力ポート３５０に入力される。なお、このようにエアフローメータ４２に温度測定機能を有するのではなく（多くの場合、流量の温度較正用に温度検知機能を有するものが多い）、エアフローメータ４２とは別に吸気温を検知するセンサを設けてもよい。エンジン１０には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ３８０が取付けられ、この水温センサ３８０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器３９０を介して入力ポート３５０に入力される。

燃料分配管１３０には燃料分配管１３０内の燃料圧に比例した出力電圧を発生する燃料圧センサ４００が取付けられ、この燃料圧センサ４００の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４１０を介して入力ポート３５０に入力される。三元触媒コンバータ９０上流のエキゾーストマニホールド８０には、排気ガス中の酸素濃度に比例した出力電圧を発生する空燃比センサ４２０が取付けられ、この空燃比センサ４２０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４３０を介して入力ポート３５０に入力される。

本実施の形態に係るエンジンシステムにおける空燃比センサ４２０は、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比に比例した出力電圧を発生する全域空燃比センサ（リニア空燃比センサ）である。なお、空燃比センサ４２０としては、エンジン１０で燃焼された混合気の空燃比が理論空燃比に対してリッチであるかリーンであるかをオン−オフ的に検出するＯ₂センサを用いてもよい。

アクセルペダル１００は、アクセルペダル１００の踏込み量に比例した出力電圧を発生するアクセル開度センサ４４０に接続され、アクセル開度センサ４４０の出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器４５０を介して入力ポート３５０に入力される。また、入力ポート３５０には、機関回転数を表わす出力パルスを発生する回転数センサ４６０が接続されている。エンジンＥＣＵ３００のＲＯＭ３２０には、上述のアクセル開度センサ４４０および回転数センサ４６０により得られる機関負荷率および機関回転数に基づき、運転状態に対応させて設定されている燃料噴射量の値や機関冷却水温に基づく補正値などが予めマップ化されて記憶されている。

このエンジン１０の始動時には、エンジン１０のクランクシャフト端部に設けられたフライホイールを、スタータがバッテリの電力を用いて回転させることによりクランキング動作が行なわれる。たとえば、イグニッションキーをスタート位置にすると、このようなクランキング動作が行なわれ、圧縮行程のシリンダ内の燃焼室において、吸気通路噴射用インジェクタ１２０から噴射された燃料に点火され、着火すると膨張行程に移行してエンジン１０が始動する。このような状態になると、回転数センサ４６０により検知されるエンジン１０の回転数ＮＥがアイドル回転数近傍まで次第に上昇する。このようにエンジン１０の始動の過程においてエンジン１０の燃焼が正常に行なわれた状態を完爆状態であるとして説明する。このように、通常は、エンジン１０の始動時においては、吸気通路噴射用インジェクタ１２０から燃料が噴射される。本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ３００は、冷間始動時における着火性を向上させエンジン１０の始動性を向上させるために、予め定められた条件が満足されると、筒内噴射用インジェクタ１１０からも燃料を噴射する。

図２を参照して、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ３００により実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ３００は、スタータオン状態であるか否かを判断する。この判断は、たとえば、エンジンＥＣＵ３００にイグニッションキーの状態を表わす信号が入力されるので、このイグニッションキーがスタート位置まで回されたことを検知することにより行なわれる。スタータオン状態であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、スタータオン状態を検知するまで待つ。

Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ３００は、スタータオン後の経過時間を計測するタイマTIMを始動させる。Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン冷却水温T(W)を検知するとともに、エンジン吸気温T(A)を検知する。このとき、エンジンＥＣＵ３００に水温センサ３８０から入力される冷却水温を示す信号およびエアフローメータ４２から入力される吸気温を示す信号に基づいて、エンジン冷却水温T(W)およびエンジン吸気温T(A)が検知される。

Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジンの冷却水の温度である冷却水温T(W)が水温しきい値TH(W)以下、かつ／またはエンジン１０への吸気の温度である吸気温T(A)が吸気温しきい値TH(A)以下であるか否かを判断する。すなわち、低水温・低吸気温の状態であるか否かを判断する。冷却水温T(W)≦水温しきい値TH(W)、かつ／または吸気温T(A)≦吸気温しきい値TH(A)であると（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、処理はＳ１４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１３０にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵ３００は、燃料系に異常がないか否かを検知する。このとき、エンジンＥＣＵ３００は、エンジンＥＣＵ３００自身で検知する、燃料系の異常ダイアグコード等に基づいて判断する。燃料系に異常がないと（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、処理はＳ１５０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１４０にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１５０にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン１０の始動を検知したか否かを判断する。すなわち、回転数センサ４６０により検知されるエンジン１０の回転数の変化に基づいて、エンジン１０が完爆状態になったか否かを判断する。たとえば、エンジン回転数が所定値（完爆判定回転数）を越えたか否かに基づいて判断する。エンジン１０の始動を検知すると（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、この処理は終了する。すなわち、低水温・低吸気温であってもエンジン１０が始動されたことを示す。もしそうでないと（Ｓ１５０にてＮＯ）、処理はＳ１６０へ移される。

Ｓ１６０にて、エンジンＥＣＵ３００は、スタータオン後の経過時間を計測するタイマのカウント値であるTIM値がTIMしきい値（たとえば、２〜３秒に設定される）以上になったか否かを判断する。TIM値≧TIMしきい値になると（Ｓ１６０にてＹＥＳ）、処理はＳ１７０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１６０にてＮＯ）、処理はＳ１５０へ戻されエンジン始動を検知したか否かを判断する。すなわち、スタータオン後にTIMしきい値以上になるまでにエンジン１０が始動するとこの処理は終了するが、スタータオン後にTIMしきい値以上になってもエンジン１０が始動していない場合には以下の処理が行なわれる。また、このTIMしきい値を、エンジン１０の温度に基づいて設定、たとえば、エンジン冷却水温T(W)と吸気温T(A)とのマップに基づいて設定するようにしてもよい。

Ｓ１７０にて、エンジンＥＣＵ３００は、高圧系の燃圧Pを検知する。このとき、エンジンＥＣＵ３００は、高圧側の燃料分配管１３０に設けられた燃料圧センサ４００からの信号に基づいて、燃圧を検知する。Ｓ１８０にて、エンジンＥＣＵ３００は、高圧系の燃圧Pが燃圧しきい値P(TH)以上であるか否かを判断する。高圧系の燃圧P≧燃圧しきい値P(TH)であると（Ｓ１８０にてＹＥＳ）、処理はＳ１９０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１８０にてＮＯ）、処理はＳ１７０へ戻される。このような処理が行なわれている場合にもスタータでエンジン１０がクランキングされ、クランクシャフトに連動して動作する高圧プランジャポンプにより高圧系の燃料の圧力が上昇されている。

Ｓ１９０にて、エンジンＥＣＵ３００は、エンジン１０の冷却水の水温T(W)およびスタータオン後の経過時間を計測するタイマのカウント値であるTIM値に基づいて、筒内噴射用インジェクタ１１０の燃料噴射比率であるＤＩ比率ｒを算出する。このとき、たとえば、図３および図４に示すマップが用いられる。なお、このマップは一例であって、本発明を限定するものではない。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る内燃機関の制御装置であるエンジンＥＣＵ３００により制御されるエンジンシステムの動作について説明する。

運転者がイグニッションキーをスタート位置まで回して（Ｓ１００にてＹＥＳ）、エンジン１０の始動処理が開始される。このとき、スタータがエンジン１０をクランキングする。スタータオン後の経過時間を計測するタイマが始動するとともに（Ｓ１１０）、エンジン１０の温度（エンジン冷却水温T(W)およびエンジン吸気温T(A)）が検知される（Ｓ１２０）。

極冷間時や冷間時であって（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、燃料系に異常がない場合であって（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、スタータオン後の経過時間がTIMしきい値を越えても（Ｓ１６０にてＹＥＳ）、エンジン１０が始動しない場合（Ｓ１５０にてＮＯ）、高圧系の燃圧Pが検知される（Ｓ１７０）。このとき、燃焼室内の混合気の空燃比がリーンであるために、着火性が悪くエンジン１０の始動に時間がかかっていると考えられる。

高圧系の燃圧Pが燃圧しきい値P(TH)以上であると、筒内噴射用インジェクタ１１０から燃焼室内に噴射された燃料が十分に霧化されると判断されて、予め定められたＤＩ比率ｒで筒内噴射用インジェクタ１１０からも燃料が噴射される。このときのＤＩ比率ｒは、エンジン冷却水温T(W)およびTIMしきい値TIM(TH)に基づいて算出される（図３および図４参照）。

以上のようにして、本実施の形態に係るエンジンシステムによると、極冷間時や冷間時において、吸気通路噴射用インジェクタを用いて始動処理を開始してから予め定められた時間（TIMしきい値）が経過してもエンジンの始動が検知されない場合（完爆しない）がある。このとき、吸気通路噴射用インジェクタから噴射された燃料は、吸気管内壁や吸気ポート等に付着して、燃焼室内に導入されず、燃焼室内の混合気の空燃比がリッチにならないので、着火性が良好でなく、始動開始から予め定められた時間が経過しても始動しない。このような場合には、筒内噴射用インジェクタを用いて燃焼室内に直接燃料を噴射して、空燃比がリッチな混合気を燃焼室内に強制的に生成する。これにより着火性が向上して始動性が向上する。なお、エンジンの始動処理においては、エンジンの回転に連動して作動する高圧のプランジャポンプが作動するので、筒内噴射用インジェクタから噴射される燃料の圧力が上昇しており、噴射された燃料の霧化は良好であると考えられる。そのため、霧化不足に起因する、冷間始動時の筒内噴射用インジェクタにより燃料を噴射することの問題点は発現し難いと考えられる。その結果、筒内に燃料を噴射する筒内噴射用インジェクタと吸気通路に燃料を噴射する吸気通路噴射用インジェクタとで噴射燃料を分担するエンジンにおいて、極冷間時や冷間時であっても速やかに内燃機関を始動することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る制御装置で制御されるエンジンシステムの概略構成図である。本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで記憶されるマップを示す図（その１）である本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで記憶されるマップを示す図（その２）である

符号の説明

１０エンジン、２０インテークマニホールド、３０サージタンク、４０吸気ダクト、４２エアフローメータ、５０エアクリーナ、６０電動モータ、７０スロットルバルブ、８０エキゾーストマニホールド、９０三元触媒コンバータ、１００アクセルペダル、１１０筒内噴射用インジェクタ、１１２気筒、１２０吸気通路噴射用インジェクタ、１３０燃料分配管（高圧側）、１４０逆止弁、１５０高圧燃料ポンプ、１５２電磁スピル弁、１６０燃料分配管（低圧側）、１７０燃料圧レギュレータ、１８０低圧燃料ポンプ、１９０燃料フィルタ、２００燃料タンク、３００エンジンＥＣＵ、３１０双方向性バス、３２０ＲＯＭ、３３０ＲＡＭ、３４０ＣＰＵ、３５０入力ポート、３６０出力ポート、３７０，３９０，４１０，４３０，４５０Ａ／Ｄ変換器、３８０水温センサ、４００燃料圧センサ、４２０空燃比センサ、４４０アクセル開度センサ、４６０回転数センサ。

Claims

筒内に燃料を噴射するための第１の燃料噴射手段と吸気通路内に燃料を噴射するための第２の燃料噴射手段とを備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関に要求される条件に基づいて、前記第１の燃料噴射手段と前記第２の燃料噴射手段とで分担して燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、
前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関の回転軸を電動機で回転させることにより前記内燃機関を始動させる始動処理を実行するための始動手段とを含み、
前記制御手段は、前記第２の燃料噴射手段を用いて前記始動手段による前記始動処理を開始してから予め定められた時間が経過しても前記内燃機関の始動が検知されない場合は、前記第１の燃料噴射手段により燃料を噴射するように制御するための手段を含む、内燃機関の制御装置。
前記制御装置は、前記第１の燃料噴射手段に供給される燃料の圧力を検知するための検知手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記燃料の圧力が予め定められた圧力以下であると、前記始動処理時における前記第１の燃料噴射手段による燃料噴射を行なわないように制御するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記予め定められた時間は、前記内燃機関の温度に基づいて設定される、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
前記始動処理時における前記第１の燃料噴射手段の燃料分担率は、前記内燃機関の温度に基づいて決定される、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
前記始動処理時における前記第１の燃料噴射手段の燃料分担率は、前記予め定められた時間に基づいて決定される、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
前記第１の燃料噴射手段は、筒内噴射用インジェクタであって、
前記第２の燃料噴射手段は、吸気通路用インジェクタである、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。